(57)【要約】【課題】できるだけ自然循環が停止しないようにして強制循環する時間を短くすることができると共に、自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行って安定運転を行うことができる。【解決手段】蒸発器２０と凝縮器２２との間に冷媒の自然循環機構と強制循環機構とを切り替え可能に備えた電子機器の冷却システム１０であって、蒸発器２２から凝縮器２２へのガス配管２６と、凝縮器２２から蒸発器２０への液配管２４と、液配管２２の途中に設けたバイパス配管２８と、バイパス配管２０に設けたポンプ３０と、液配管２４のバイパス対応部分２４Ａに設けた逆止弁２７と、液配管２４の上流側に該液配管２４に連通して設けられたタンク２９と、排熱空気を蒸発器２０で冷却した後の排気温度を測定する温度センサ２３と、温度センサ２３の測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったらポンプ３０を駆動し、低くなったらポンプ３０を停止するコントローラ１７と、備えた。【選択図】  図１
2010190553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器からの排熱空気との熱交換によって冷媒を気化させると共に該排熱空気を冷却する蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、前記冷媒を自然循環させる自然循環機構と、前記冷媒を強制循環させる強制循環機構とを切り替え可能に備えた電子機器の冷却システムであって、
前記蒸発器で気化した冷媒ガスを前記凝縮器に送るガス配管と、
前記凝縮器で液化した冷媒液体を前記蒸発器に送る液配管と、
前記液配管の途中に迂回流路として設けられたバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記冷媒を強制的に循環させるポンプと、
前記バイパス配管によってバイパスされる液配管のバイパス対応部分に設けられた逆流防止機構と、
前記液配管の迂回開始位置よりも上流側に該液配管に連通して設けられ、前記冷媒液体を貯留すると共にヘッドスペースを有するタンクと、
前記排熱空気を前記蒸発器で冷却した後の排気温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったら前記ポンプを駆動し、低くなったら前記ポンプを停止するコントローラと、備えたことを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項２】
前記ポンプの駆動周波数を制御するインバータを備え、
前記コントローラは前記温度センサの測定温度に応じて前記ポンプの駆動周波数をインバータ制御することを特徴とする請求項１の電子機器の冷却システム。
【請求項３】
電子機器からの排熱空気との熱交換によって冷媒を気化させると共に該排熱空気を冷却する蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、前記冷媒を自然循環させる自然循環機構と、前記冷媒を強制循環させる強制循環機構とを切り替え可能に備えた電子機器の冷却システムであって、
前記蒸発器で気化した冷媒ガスを前記凝縮器に送るガス配管と、
前記凝縮器で液化した冷媒液体を前記蒸発器に送る液配管と、
前記ガス配管の途中に迂回流路として設けられたバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記冷媒を強制的に循環させる圧縮器と、
前記バイパス配管によってバイパスされるガス配管のバイパス対応部分に設けられた逆流防止機構と、
前記液配管の途中に該液配管に連通して設けられ、前記冷媒液体を貯留すると共にヘッドスペースを有するタンクと、
前記排熱空気の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったら前記圧縮器を駆動し、低くなったら前記圧縮器を停止するコントローラと、備えたことを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項４】
前記タンクのヘッドスペースを介して前記冷媒ガスをバイパスさせることにより冷媒ガス中の冷媒液体を分離する気液分離流路と、
前記冷媒ガスの流れを前記ガス配管と前記気液分離流路とに切り換える切り換え手段と、を備え、
前記コントローラは強制循環時に冷媒ガスが前記気液分離流路を通るように前記切り換え手段を切り換えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の電子機器の冷却システム。
【請求項５】
前記蒸発器が複数配置される電子機器ごとに設けられると共に、各蒸発器に循環される冷媒液体の流量を調整する流量調整手段をそれぞれ設け、前記コントローラは、前記温度センサの測定温度に応じて該測定温度が同じになるように各蒸発器へ供給する冷媒液体流量を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１の電子機器の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器の冷却システムに係り、特に、サーバルームに配置されたコンピュータやサーバ等の電子機器を、蒸発器と凝縮器とを備えた冷却システムで局所的に冷却する電子機器の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバルームには、コンピュータやサーバ等の電子機器が集約された状態で多数設置される。電子機器は一般にラックマウント方式、すなわち、電子機器を機能単位別に分割して収納するラック（筐体）をキャビネットに段積みする方式で設置され、キャビネットはサーバルームの床上に多数整列配置される。
【０００３】
これらの電子機器は、正常な動作をするために一定の温度環境が必要とされ、高温状態になるとシステム停止等のトラブルを引き起こすおそれがある。このため、サーバルームは空調機によって一定の温度環境に管理されている。しかし、近年では、電子機器の処理速度や処理能力の急激な上昇に伴い、電子機器からの発熱量が上昇の一途をたどっており、空調機のランニングコストも大幅に増加している。
【０００４】
このような背景から、電子機器を効率的に冷却するための様々な技術が提案されている。たとえば特許文献１には、電子機器を通る閉ループ流を形成し、この閉ループ流を熱交換器で冷却することによって、電子機器を局所的に冷却する方法が提案されている。また、特許文献２には、電子機器の収納ラック内に蒸発器とファンを設け、収納ラック内を局所的に冷却する方法が提案されている。これらの方法によれば、電子機器を局所的に冷却するので、サーバルーム全体の空調にかかるランニングコストを低減することができる。しかし、電子機器を冷却するためのランニングコストが増加するという問題が新たに発生する。
【０００５】
一方で、ランニングコストを大幅に低減できる電子機器の冷却システムとして、冷媒を動力なしで自然循環させる冷媒自然循環型の冷却システムが知られている。たとえば、特許文献３や特許文献４に記載される冷却システムは、蒸発器と、この蒸発器よりも高所の凝縮器とを、ガス配管及び液配管で接続することによって構成されている。そして蒸発器で気化された冷媒気体がガス配管を介して凝縮器に送られ、凝縮器で液化された冷媒液体が液配管を介して蒸発器に送られることによって、冷媒が自然循環され、蒸発器で冷却作用を得ることができる。このような冷媒自然循環型の冷却システムを、サーバの局所冷却に適用することによって、前述したランニングコストを削減することが期待される。たとえば、蒸発器をサーバの排気口の近傍に配置するとともに、凝縮器として建屋の屋上に冷却塔を設置し、この冷却塔で外気を利用して冷媒を冷却することによって、ランニングコストを大幅に削減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５０７６７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２９２７号公報
【特許文献３】特開２００７−１２７３１５号公報
【特許文献４】特開２００５−２８２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明のように電子機器の冷却システムに関する場合には、省エネによるランニングコスト抑制のニーズに加えて、非定常時まで考慮した安定性が要求されている。
【０００８】
したがって、冷媒自然循環が駆動し、且つ必要な性能を発揮するためには、各蒸発器への冷媒液流入量の確保と、凝縮器からの冷媒液流下量の確保が必要になる。
【０００９】
しかし、周辺環境の想定外の変動や制御機構の不具合などの非定常状態では、駆動源をもたない冷媒自然循環方式では蒸発器での能力低下が発生する可能性がある。例えば、電子機器の急激な負荷変動により冷媒流量制御機構の応答性が追従しない場合には、一時的な冷媒流量の不足が発生し、蒸発器での冷却能力の低下が生じることがある。また、熱源周りの制御機構に不具合が生じた場合には、凝縮用熱源（冷水もしくは外気）の急激な温度低下が発生して凝縮器内部圧力が低下し、凝縮器からの冷媒液流下量が冷媒自然循環に必要な必要冷媒量以下となり、蒸発器での冷却能力の低下が生じることがある。
【００１０】
このような非定常状態での冷媒流量阻害を解消するための施策として、冷媒を強制的に循環させるポンプを設けて、冷媒が自然循環しなくなったときにポンプを駆動させて冷媒を強制循環させることが考えられる。
【００１１】
しかし、冷媒が自然循環しないときにポンプを一時的に使用するのであってもポンプの駆動エネルギーによってランニングコストの上昇を招く。
【００１２】
したがって、ランニングコストを抑えるためには、できるだけ自然循環が停止しないようにして強制循環する時間を短くすると共に、自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行って安定運転を行うことで無駄なエネルギーを消費しないことが重要になる。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、できるだけ自然循環を活用して強制循環する時間を短くすることを可能とすると共に、非定常時でも自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行い、安定運転を実現することができるので、自然循環と強制循環との両方を備えても省エネで且つ運転の安全性の高い電子機器の冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、電子機器からの排熱空気との熱交換によって冷媒を気化させると共に該排熱空気を冷却する蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、前記冷媒を自然循環させる自然循環機構と、前記冷媒を強制循環させる強制循環機構とを切り替え可能に備えた電子機器の冷却システムであって、前記蒸発器で気化した冷媒ガスを前記凝縮器に送るガス配管と、前記凝縮器で凝縮した冷媒液体を前記蒸発器に送る液配管と、前記液配管の途中に迂回流路として設けられたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記冷媒を強制的に循環させるポンプと、前記バイパス配管によってバイパスされる液配管のバイパス対応部分２４Ａに設けられた逆流防止機構と、前記液配管の迂回開始位置よりも上流側に該液配管に連通して設けられ、前記冷媒液体を貯留すると共にヘッドスペースを有するタンクと、前記排熱空気を前記蒸発器で冷却した後の排気温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったら前記ポンプを駆動し、低くなったら前記ポンプを停止するコントローラと、備えたことを特徴とする電子機器の冷却システムを提供する。
【００１５】
請求項１によれば、冷媒液体を貯留するタンクを設けることで、自然循環中に凝縮器での凝縮温度が低下した場合であっても高い液柱を安定的に確保することができる。これにより、自然循環が停止しにくくなるので、タンクがない場合に比べて自然循環が停止しにくくなり、強制循環する時間を短くすることができる。
【００１６】
また、強制循環のためのポンプを液配管のバイパスラインに設け、自然循環をしなくなったときのみポンプを駆動できるようにした。更には、排熱空気を蒸発器で冷却した後の空気温度を測定することで、電子機器の負荷状態、即ち蒸発器の冷却能力を把握することができるので、自然循環しなくなるときの空気温度を予め把握してその温度を設定温度として設定する。そして、コントローラは排熱空気温度が設定温度を超えたらポンプを駆動して自然循環から強制循環へ切り換え、設定温度よりも低くなったらポンプを停止して強制循環から自然循環に切り換える。これにより、強制循環が必要なときのみポンプを駆動することができるので、無駄なエネルギーを消費することがない。
【００１７】
また、自然循環から強制循環への切り換え時及び強制運転時において、ヘッドスペースを有するタンクを設けることにより、冷媒液体に混在する冷媒ガスをタンクのヘッドスペースに逃がして分離することができる。したがって、ポンプのキャビテーションを防止できる。更に、逆流防止機構を設けてポンプ駆動時に液配管の冷媒液体が逆流するのを防止して、ショートサーキットが生じないようにした。したがって、自然循環から強制循環への切り換え時、及び強制循環時にポンプがスムーズに駆動するので、切り換え時に安定した運転を行うことができると共に、強制循環時に無駄なエネルギーを消費することがない。
【００１８】
これにより、できるだけ自然循環を活用して強制循環する時間を短くすることを可能とすると共に、非定常時でも自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行い、安定運転を実現することができるので、自然循環と強制循との両方を備えても省エネで且つ運転安全性の高い電子機器の冷却システムを提供することができる。
【００１９】
請求項２は請求項１において、前記ポンプの駆動周波数を制御するインバータを備え、前記コントローラは前記温度センサの測定温度に応じて前記ポンプの駆動周波数をインバータ制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項２によれば、強制循環時に温度センサの測定温度に応じてポンプをインバータ制御するようにしたので、一層の省エネになる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は前記目的を達成するために、電子機器からの排熱空気との熱交換によって冷媒を気化させると共に該排熱空気を冷却する蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、前記冷媒を自然循環させる自然循環機構と、前記冷媒を強制循環させる強制循環機構とを切り替え可能に備えた電子機器の冷却システムであって、前記蒸発器で気化した冷媒ガスを前記凝縮器に送るガス配管と、前記凝縮器で液化した冷媒液体を前記蒸発器に送る液配管と、前記ガス配管の途中に迂回流路として設けられたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記冷媒を強制的に循環させる圧縮器と、前記バイパス配管によってバイパスされるガス配管のバイパス対応部分に設けられた逆流防止機構と、前記液配管の途中に該液配管に連通して設けられ、前記冷媒液体を貯留すると共にヘッドスペースを有するタンクと、前記排熱空気を前記蒸発器で冷却した後の排気温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったら前記圧縮器を駆動しし、低くなったら前記圧縮器を停止するコントローラと、備えたことを特徴とする電子機器の冷却システムを提供する。
【００２２】
請求項３は、ガス配管にバイパス配管を設けると共に、このバイパス配管に圧縮器を備えて、温度センサの測定温度が設定温度よりも高くなったら圧縮機を駆動して強制循環するように構成したものであり、この場合にも請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
請求項４は請求項１〜３の何れか１において、前記タンクのヘッドスペースを介して前記冷媒ガスをバイパスさせることにより冷媒ガス中の冷媒液体を分離する気液分離流路と、前記冷媒ガスの流れを前記ガス配管と前記気液分離流路とに切り換える切り換え手段と、を備え、前記コントローラは強制循環時に冷媒ガスが前記気液分離流路を通るように前記切り換え手段を切り換えることを特徴とする。
【００２４】
ポンプや圧縮器による冷媒の強制循環の場合には、冷媒ガス中に冷媒液体が混在し易くなるが、請求項４によれば、強制終了時に冷媒ガスの流れを気液分離流路に切り換えるので、冷媒ガス中の冷媒液体が凝縮器に流入するのを防止できる。これにより、凝縮器の運転効率が低下することがない。
【００２５】
請求項５は請求項１〜４の何れか１において、前記蒸発器が複数配置される電子機器ごとに設けられると共に、各蒸発器に循環される冷媒液体の流量を調整する流量調整手段をそれぞれ設け、前記コントローラは、前記温度センサの測定温度に応じて該測定温度が同じになるように各蒸発器へ供給する冷媒液体流量を制御することを特徴とする。
【００２６】
請求項５によれば、蒸発器で冷却された後の空気温度が各蒸発器で同じになるようにできるので、各蒸発器は温度センサと設定温度との関係が全て同じになる。これにより、複数の蒸発器について自然循環と強制循環との切り換えを行う場合であっても、コントローラは自然循環と強制循環との切り換えを精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明の電子機器の冷却システムによれば、できるだけ自然循環を活用して強制循環する時間を短くすることを可能とすると共に、非定常時でも自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行い、安定運転を実現することができるので、自然循環と強制循環との両方を備えても省エネで且つ運転の安全性の高い電子機器の冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電子機器の冷却システムの第１の実施の形態の全体構成を説明する概念図
【図２】第１の実施の形態の電子機器の冷却システムにおいて、ポンプをインバータ制御するようにした概念図
【図３】第１の実施の形態の電子機器の冷却システムにおいて、気液分離流路と切り換ええ手段を設けた場合の概念図
【図４】本発明の電子機器の冷却システムの第２の実施の形態の全体構成を説明する概念図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って本発明に係る電子機器の冷却システムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態の電子機器の冷却システム１０の全体構成を示す概念図である。
【００３１】
同図に示す冷却システム１０は、上下２階のサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに設けられたサーバ１４の近傍を局所的に冷却するシステムである。尚、以下の説明で符号に付すＸは下層階の冷却システムに係わる部材であり、Ｙは上層階の冷却システムに係わる部材である。また、図１では、各サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに、１台のサーバ１４を図示しているが、実際には、多数のサーバ１４が配置されている。更に、サーバ１４は通常、サーバラック（図示せず）に段積み収納されることによって、サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙ内に設置される。
【００３２】
サーバ１４は、エアの吸引口１４Ａ及び排気口１４Ｂを備えるとともに、内部にファン１４Ｃを備え、このファン１４Ｃを駆動することによって、吸引口１４Ａからエアが吸引され、排気口１４Ｂからサーバ１４の排熱を伴った排熱空気が排気される。これにより、サーバ１４を冷却することができる。一方、排熱空気をそのままサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに排気すると、サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙの室温が上昇し、サーバ１４に吸い込む空気温度が高くなってしまう。したがって、排熱空気を蒸発器２０で冷却してからサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに排気する必要がある。
【００３３】
更に、サーバ１４は、本実施の形態の冷却システム１０によって局所的に冷却される。
【００３４】
冷却システム１０は、主として蒸発器２０Ｘ、２０Ｙ、凝縮器２２、液配管２４、ガス配管２６からなる冷媒の自然循環機構を基本構成とし、これに冷媒の強制循環のための強制循環機構を付加したものである。
【００３５】
蒸発器２０Ｘ、２０Ｙはそれぞれ、サーバ排気口１４Ｂの近傍に設けられ、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙの内部には不図示のコイルが設けられる。このコイルの外側を、サーバ排気口１４Ｂから排出された排熱空気が流れ、コイルの内側を冷媒液体が流れて熱交換される。この結果、コイル内の冷媒液体が排熱空気から気化熱を奪って蒸発するので、サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに排気される排気空気が冷却される。これにより、吹出口からサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに吹き出される空調エアと相まって、サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙの温度環境を、サーバ１４が正常に動作をするために必要な温度環境に設定できる。
【００３６】
凝縮器２２は、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで気化した冷媒を冷却して凝縮させる装置であり、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙよりも高い位置、例えばサーバルーム１２の建屋屋上等に設置される。
【００３７】
凝縮器２２としては色々な態様を採用することができる。図１では、冷却装置１５（例えば冷凍機や冷却塔）を別途設け、凝縮器２２において冷却装置１５の一次冷媒と、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙと凝縮器２２との間を循環する２次冷媒との間で熱交換することによって２次冷媒の冷媒ガスを凝縮して液化するように構成したものである。別の態様としては、凝縮器２２として冷却塔を使用することもでき、冷却塔のみでは凝縮のために冷熱が不足する場合には冷却塔に冷凍機を直列で設けて補充することもできる。
【００３８】
蒸発器２０Ｘ、２０Ｙと凝縮器２２は、液配管２４（分岐管２４Ｘ、２４Ｙを含む）とガス配管２６（分岐管２６Ｘ、２６Ｙを含む）によって接続される。ガス配管２６の上端は凝縮器２２内のコイル２２Ａの一端に接続されており、ガス配管２６の下端は、分岐管２６Ｘ、２６Ｙに分岐され、その分岐管２６Ｘ、２６Ｙが蒸発器２０Ｘ、２０Ｙのコイル（不図示）の一端に接続されている。一方、液配管２４の上端は、凝縮器２２内のコイル２２Ａの他端に接続されており、液配管２４の下端は、分岐管２４Ｘ、２４Ｙに分岐され、その分岐管２４Ｘ、２４Ｙが蒸発器２０Ｘ、２０Ｙのコイル（不図示）の他端に接続されている。したがって、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで気化された冷媒気体はガス配管２６を上昇して凝縮器２２に自然に送られ、この凝縮器２２で液化された後、液化された冷媒は液配管２４を流下して蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに自然に送られる。これにより、冷媒の自然循環が行われる。循環する冷媒としては、フロン、あるいは代替フロンとしてのＨＦＣ（ハイドロフロロカーボン）等を使用することができる。また、大気圧よりも低い圧力で使用するならば、水を使用することも可能である。
【００３９】
そして、自然循環する冷媒の流量を制御することにより、サーバ１４から排気された高温空気を蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで冷却した後の空気温度、即ちサーバ１４から蒸発器を介してサーバルーム１２Ｘ，１２Ｙに排気される排気空気温度を冷却し、サーバルーム１２Ｘ，１２Ｙをサーバ１４に適した温度環境に維持する。即ち、各蒸発器２０Ｘ、２０Ｙからサーバルーム１２Ｘ，１２Ｙに排気される排気空気２１の出口近傍には、温度センサ２３Ｘ，２３Ｙが設けられると共に、液配管２４の分岐管２４Ｘ、２４Ｙには、冷媒液体の流量を調整する流量調整バルブ２５Ｘ，２５Ｙが設けられる。そして、温度センサ２３Ｘ，２３Ｙで測定された測定温度はコントローラ１７に入力され、コントローラ１７は測定温度に基づいて流量調整バルブ２５Ｘ，２５Ｙの開度をそれぞれ制御する。これにより、上層階と下層階の高さのことなる蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに対して排気空気温度が同じになるための適切な冷媒流量を供給することができる。この結果、サーバ１４から蒸発器２０Ｘ、２０Ｙを介してサーバルーム１２Ｘ，１２Ｙに排気される排気温度をサーバ１４の運転に適した温度環境に調整することができる。
【００４０】
上記した自然循環のための基本構成に以下説明する強制循環のための構成が付加される。即ち、液配管２４の途中には迂回流路としてバイパス配管２８が設けられ、バイパス配管２８に冷媒を強制循環させるポンプ３０が設けられる。
【００４１】
更に、バイパス配管２８によってバイパスされる液配管２４のバイパス対応部分２４Ａには逆止弁２７が設けられ、ポンプ３０の駆動時に液配管２４の冷媒液体の逆流を防止して、ショートサーキットが生じないようにした。
【００４２】
また、液配管２４の迂回開始位置よりも上流側に該液配管２４に連通してタンク２９が設けられる。このタンク２９は、冷媒液体を貯留されると共に、冷媒液体の液面上方にヘッドスペース２９Ａが形成される。即ち、タンク２９のヘッドスペース２９Ａに、凝縮器２２側の液配管２４が接続され、タンク２９の底部に蒸発器２０側の液配管２４が接続される。このタンク２９を配置することにより、冷媒液体中に冷媒ガスが混在していても冷媒ガスはヘッドスペース２９Ａに分離されるので、ポンプ３０に冷媒ガスが流入することがない。これにより、ポンプ３０駆動時にキャビテーションによってポンプ３０が空回りすることがない。したがって、逆止弁２７による冷媒液体の逆流防止と相まって自然循環から強制循環へスムーズな切り換えを行うことができると共に、強制循環時にポンプ３０がキャビテーションに起因する無駄なエネルギーを消費しないようにできる。
【００４３】
このタンク２９は、強制循環時にのみ効果を発揮するのではなく、自然循環時にも効果を発揮する。即ち、凝縮器２２の凝縮温度が低下した場合には、凝縮器２２からの冷媒液流下量が減少する可能性があり、その場合は液配管２４に高い液柱を確保できなくなり自然循環が停止してしまうが、タンク２９に冷媒液体を貯留することで、凝縮器２２の凝縮温度が低下した場合であっても高い液柱を維持することができる。これにより、自然循環が停止する機会が少なくなるので、強制循環に切り換えざるを得ない時間を短くすることができる。
【００４４】
また、基本構成において説明したコントローラ１７は、ポンプ３０と信号ケーブル又は無線により接続され、温度センサ２３Ｘ，２３Ｙの測定温度が自然循環を停止する設定温度よりも高くなったら、ポンプ３０を駆動して自然循環を強制循環に自動的に切り換える。また、コントローラ１７は、温度センサ２３Ｘ，２３Ｙの測定温度が設定温度よりも低くなり、冷媒の自然循環が可能になったらポンプ３０を停止する。この場合、本実施の形態のように、サーバ１４を複数設け、それに応じて複数の蒸発器２０Ｘ，２０Ｙを設ける場合には、各蒸発器２０Ｘ，２０Ｙによって温度センサ２３Ｘ，２３Ｙの測定温度が異なると問題がある。そこで、コントローラ１７は、温度センサ２３Ｘ，２３Ｙの測定温度に応じて流量調整バルブ２５Ｘ，２５Ｙの開度を調整し、該測定温度が同じになるように各蒸発器２０Ｘ，２０Ｙへ供給する冷媒液体流量を制御するようにした。したがって、複数の蒸発器２０Ｘ，２０Ｙについて自然循環と強制循環との切り換えを行う場合であっても、コントローラ１７は自然循環と強制循環との切り換えを精度良く行うことができる。
【００４５】
これにより、強制循環が必要なときのみポンプ３０を駆動することができ、無駄なエネルギーを消費することがない。
【００４６】
図２は、コントローラ１７が、強制循環時に温度センサ２３Ｘ，２３Ｙの測定温度に応じてインバータ３１を介してポンプ３０をインバータ制御するように構成したものである。その他の構成は図１と同様である。これにより、強制循環で使用するポンプ３０の省電力化を図ることができるので、一層ランニングコストを低減できる。
【００４７】
図３は、タンク２９のヘッドスペース２９Ａを介して冷媒ガスをバイパスさせることにより冷媒ガス中の冷媒液体を分離する気液分離流路３２を設け、コントローラ１７が強制循環時に冷媒ガスが気液分離流路３２を通るように切り換え手段３４を切り換えるように構成したものである。即ち、ガス配管２６から分岐した第１分岐配管３２Ａがタンク２９のヘッドスペース２９Ａに連通し、第１分岐配管３２Ａの分岐位置よりも凝縮器２２側のガス配管２６から第２分岐配管３２Ｂが分岐してタンク２９のヘッドスペース２９Ａに連通する。これにより、気液分離流路３２が形成される。
【００４８】
また、切り換え手段３４は、第１及び第２分岐配管３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ電磁弁３４Ａ，３４Ｂを設けることで形成される。そして、電磁弁３４Ａ，３４Ｂの開閉がコントローラ１７によって制御される。
【００４９】
ポンプ３０による冷媒の強制循環の場合には、冷媒ガス中に冷媒液体が混在し易くなるが、強制終了時に冷媒ガスの流れを気液分離流路３２に切り換えるので、冷媒ガス中の冷媒液体が凝縮器２２に流入するのを防止できる。これにより、凝縮器２２の運転効率が低下しないようにすることができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施形態の冷却システム１００の全体構成を示す概念図である。尚、第１の実施の形態の冷却システム１０と同様の部材及び装置は、同じ符号を付すと共に、説明は省略する。
【００５１】
図４に示すように、ガス配管２６にバイパス配管３６が形成され、このバイパス配管３６に圧縮器３８が設けられる。また、ガス配管２６のうちのバイパス配管対応部分３６Ａには、逆止弁２７が設けられ、圧縮器３８を駆動したときに、ガス配管２６の冷媒ガスが逆流するのを防止して、ショートサーキットが生じないように構成される。
【００５２】
また、圧縮器３８のＯＮ−ＯＦＦ制御はコントローラ１７によって制御されると共に、圧縮器３８の駆動周波数は、インバータ３１を介してインバータ制御される。
【００５３】
上記の如く構成された第２の実施の形態の冷却システム１００の場合にも第１の実施の形態の冷却システム１０と同様の効果を得ることができる。したがって、できるだけ自然循環が停止しないようにして強制循環する時間を短くすることができると共に、自然循環から強制循環への切り換えをスムーズに行って安定運転を行うことができるので、自然循環と強制循環との両方を備えても省エネで且つ運転の安全性の高い電子機器の冷却システムを提供することができる。
【００５４】
尚、第１及び第２の実施の形態では、冷媒液体の逆流を防止するために逆止弁２７を設けたが、逆止弁２７の代わりに電磁弁を設け、ポンプ３０（又は圧縮器３８）の運転と連動させて液配管２４（又はガス配管２６）とバイパス配管２８又は３６とを切り換えるように構成することもできる。
【００５５】
また、本発明は電子機器を対象とした冷却システムであるが、その応用例としては、発熱を伴う機器類であれば応用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１００…電子機器の冷却システム、１２Ｘ、１２Ｙ…サーバルーム、１３…床面、１４…サーバ、１５…冷却装置、１７…コントローラ、１８Ｘ、１８Ｙ…床下チャンバ、２０Ｘ、２０Ｙ…蒸発器、２１…排気空気、２２…凝縮器、２３Ｘ，２３Ｙ…温度センサ、２４…液配管、２４Ｘ、２４Ｙ…分岐管、２５Ｘ、２５Ｙ…流量調整バルブ、２６…ガス配管、２６Ｘ、２６Ｙ…分岐管、２７…逆止弁、２８…バイパス配管、２９…タンク、２９Ａ…タンクのヘッドスペース、３０…ポンプ、３１…インバータ、３２…気液分離流路、３２Ａ…第１分岐配管、３２Ｂ…第１分岐配管、３４…切り換え手段、３４Ａ，３４Ｂ…電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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